DE2220538A1 - Liquid fuel burners - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 8O, MAUERK1RCHERSTR.PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 8O, MAUERK1RCHERSTR.
Dr. Berg Dipl.-lng. Stapf, 8 München 80, Mauerkircherstroße 45Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 Munich 80, Mauerkircherstroße 45
Anwaltsakte 22 370Lawyer file 22 370
Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Osaka/ JapanMatsushita Electric Industrial Co. Ltd. Osaka / Japan
Brenner für flüssigen BrennstoffLiquid fuel burners
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für flüssigen Brennstoff, und insbesondere einen Brenner für flüssigen Brennstoff, bei dem zur Zerstäubung des Brennstoffs Ultraschallwellen verwendet sind.The present invention relates to a liquid fuel burner, and more particularly to a liquid fuel burner Fuel that uses ultrasonic waves to atomize the fuel.
Hei Brennern für flüssigen Brennstoff, bei denen ein Ultra—Hot burners for liquid fuel, where an ultra-
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schallgenerator verwendet ist, bildet der Brennstoff einen sehr dünnen Film auf einem bestimmten Bereich der schwin-· genden Oberfläche, die mit Ultraschallfrequenz derart schwingt, daß der Brennstoff aufgrund der Ultraschall schwingungen der schwingenden Oberfläche in fein verteilte Partikel zerstäubt werden kann. Die bekannten Brenner für flüssigen Brennstoff, bei denen Ultraschallwellengenerato— ren verwendet sind, haben alle den Nachteil gemeinsam, daß die kinetische Energie der zerstäubten Brennstoffpartikel kleiner ist als die der Brennstoffpartikel, die aufgrund des Luftstromdruckes u.a. so zerstäubt sind, daß die zerstäubten Brennstoffpartikel nicht gleichmäßig verteilt sind. Das heißt, da die zerstäubten Brennstoffpartikel durch die Schwerkraft herunterzufallen beginnen, unmittelbar nachdem sie von der schwingenden Fläche abgestoßen worden sind, bilden sie eine übermäßig stark angereicherte Verbrennungs- oder Luft/Brennstoffmischungszone in unmittelbarer Nähe der schwingenden Oberfläche. Dadurch wird aber nicht nur die Zündung einer solchen stark angereicherten Luft/Brennstoffmischung schwierig, und es kommt auch zu einem Pulsieren in der Verbrennung und zu einem Springen bzw. Abreißen der Flammen, da der Prozentsatz an Luft in der Luft/Brennstoffmischung gering ist. Hierdurch wird dann der Verbrennungswirkutigsgrad stark herabgesetzt, während das Verbrennungsgeräusch zunimmt. Ua weiterhin die zerstäubten Brennstoffpartikel eine geringere kine ti sehesound generator is used, the fuel forms a very thin film on a certain area of the vibrating surface, which with ultrasonic frequency in such a way vibrates that the fuel due to the ultrasonic vibrations of the vibrating surface in finely distributed Particles can be atomized. The well-known burners for liquid fuel in which ultrasonic wave generators Ren are used, all have the disadvantage that the kinetic energy of the atomized fuel particles is smaller than that of the fuel particles, which are atomized due to the air flow pressure, among other things, in such a way that they are atomized Fuel particles are not evenly distributed. That is, as the atomized fuel particles begin to fall down by gravity immediately after being pushed off the vibrating surface they create an overly enriched combustion or air / fuel mixture zone in the immediate vicinity Near the vibrating surface. However, this not only makes the ignition of such a highly enriched one Air / fuel mixture difficult, and combustion pulsation and jumping also occur or tear off the flames as the percentage of air in the air / fuel mixture is low. This will then the combustion efficiency is greatly reduced while the combustion noise increases. Among other things, the atomized fuel particles continue to see a lower kine ti
0.·;· ' Ö/MB7 L 0. ·; · 'Ö / MB7 L
Energie besitzen, sind sie leicht durch den Verbrennungsluftstrom beeinflußbar derart, daß sie dazu neigen, sich von der Verbrennungszone in eine verbrennungsarme Zone auszubreiten. Hierdurch wird dann eine beträchtliche Menge zerstäubter Brennstoffpartikel nutzlos verschwendet.Have energy, they are easily influenced by the flow of combustion air in such a way that they tend to become from the combustion zone to a low-combustion zone. This then wastes a significant amount of atomized fuel particles uselessly.
Um daher eine größere Brennstoffmenge zu zerstäuben, muß der Eingang an dem Ultraschallwellengenerator vergrößert werden. Wenn weiterhin die Eingangsleistung größer als die Nennleistung ist, wird der Wärmeverbrauch größer, was dann zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Brenners führt. Darüber hinaus werden bei Brennern für flüssigen Brennstoff, bei denen Ultraschallwellengenrcitoren verwendet sind, die Schwingungen des Vibrators an andere Bauteile derart übertragen, daß die Umgebung durch das entstehende Gräusch stark belästigt wird.Therefore, in order to atomize a larger amount of fuel, the entrance to the ultrasonic wave generator must be enlarged will. If the input power continues to be greater than is the rated output, the heat consumption will be greater, which then leads to a shortening of the service life of the burner leads. In addition, in burners for liquid fuel using ultrasonic wave generators, the vibrations of the vibrator are transmitted to other components transmitted in such a way that the environment is severely annoyed by the resulting noise.
Die Erfindung schafft daher einen Brenner für flüssigen Brennstoff, bei dem Ultraschallwellenenergie zur Zerstäubung von Brennstoffen mit hohem Verbrennungswirkungsgrad verwendet wird. Der Gegenstand kann weiterhin so ausgebildet sein, daß ein Brenner für flüssigen Brennstoff ein gerigeres Verbrennungsgeräusch erzeugt.The invention therefore provides a liquid fuel burner which uses ultrasonic wave energy for atomization is used by fuels with high combustion efficiency. The object can continue to be designed in this way be that a liquid fuel burner produces less combustion noise.
Die Erfindung kann ferner so ausgebildet sein, daß ein Brenner für flüssigen Brennstoff aufgrund der Ultraschallschwingungen weniger mechanische Schwingungen erzeugt.The invention can also be designed so that a burner for liquid fuel due to the ultrasonic vibrations less mechanical vibrations generated.
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Schließlich kann ein Brenner für flüssigen Brennstoff gemäß der Erfindung einen hohen Brennstoffzerstäubungs-Wirkunngsgrad aufweisen.Finally, a liquid fuel burner according to the invention can have a high fuel atomization efficiency exhibit.
Bei Brennern für flüssigen Brennstoff müssen die zerstäubten Brennstoffpartikel gut mit der Luft vermischt sein und gleichmäßig in der Luft/Brennstoff— oder Verbrennungsmi — schung verteilt sein. Gemäß der Erfindung sind daher die zerstäubten Brennstoffpartikel, die von dem aerodynamischen oder ausgerichteten Luftstrom geführt iverden, von zwei Wirbelungsluftströinen derart umschlossen, daß die zerstäubten Brennstoffpartikel, die dazu neigen, sich von der Verbrennungszone weg auszubreiten, auf die Verbrennungszone zu zusammenlaufen können. Um weiterhin das Geräusch aufgrund der Ultraschallschwingungen auf ein Mindestmaß zurückzuführen, sind der Exponentialtrichter und damit der Zerstäubungsteil so gehaltert, daß die Übertragung der Schwingungen des Trichters an andere Bauteile auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist. Die Materialien für den Zerstäubungsteil können so gewählt werden, daß der höchste Zer stäubungswirkungsgrad erhalten wird.In burners for liquid fuel, the atomized fuel particles must be well mixed with the air and evenly in the air / fuel or combustion medium schung be distributed. According to the invention, therefore, the atomized fuel particles produced by the aerodynamic or directed air stream, enclosed by two vortex air streams in such a way that the atomized Fuel particles that tend to move away from the combustion zone to spread away, to converge towards the combustion zone. To continue due to the noise the ultrasonic vibrations to a minimum, are the exponential funnel and thus the Atomizing part held in such a way that the transmission of the vibrations of the funnel to other components is kept to a minimum is reduced. The materials for the atomization part can be chosen so that the highest Zer dusting efficiency is obtained.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wozu auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:The invention is described below on the basis of preferred exemplary embodiments explained in more detail, for which reference is made to the accompanying drawings. Show it:
Fig.l einen Längsquerschnitt einer bevorzugten Ausführungs-Fig.l a longitudinal cross-section of a preferred embodiment
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form der Erfindung entlang der Linie I - I der Fig.2;form of the invention along the line I - I of Figure 2;
Fig.2 eine Endansicht von der linken Seite auf die in Fig.l dargestellte.Ausfuhrungsform;Fig. 2 is an end view from the left of the in Fig.l illustrated embodiment;
Fig.3 eine teilweise iin Schnitt wiedergegebene Seitenan sieht zur Darstellung to η Einzelheiten eines Expo nentialtrienters; Fig. 3 is a partially sectioned side view to represent to η details of an exponential trient;
Fig.h eine Endansicht von rechts auf die in Fig.l dargestellte Ausführungsform;Fig. H is a right end view of the embodiment shown in Fig.l;
Fig.5 his 7 graphische Darstellungen zur Erläuterung des Brenners für flüssigen Brennstoff gemäß der Erfindung; undFig. 5 to 7 graphic representations to explain the Liquid fuel burner according to the invention; and
Fig.8 und 9 eine Seiten- und eine Endansicht, in denen zwei Abwandlungen zur Halterung des Exponentialtrichters des Brenners gemäß der Erfindung dargestellt sind.Figures 8 and 9 are side and end views showing two Modifications for holding the exponential funnel of the burner according to the invention are shown.
In Fig.l weist ein Exponentialtrichter 1 eine Grundfläche auf, die fest an einem magnetostriktiven Vibrator 2 angebracht ist, der seinerseits über Leitungen 3 an einen Ultraschallwellenoszillator k angekoppelt ist. Der Trichter schwingt auf einer Ultraschallfrequenz, wenn der magnetostriktive Generator 2 schwingt. Ein zylindrisches Außen rohr oder ein Gehäuse 5 ist koaxial zu dem Exponentialtrichter 1 angeordnet und ist auf der linken Seite fest an einem ringförmigen Endteil 6 mit einem auseinanderlaufenden oder trichterförmigen Teil 6a, einem gebogenem Wandteil 6b und einem radial verlaufenden Flanschteil 6c angebracht. In dem Außenrohr oder Gehäuse 5 ist koaxial zu dem Trichter leinIn Fig.l an exponential funnel 1 has a base which is fixedly attached to a magnetostrictive vibrator 2, which in turn is coupled via lines 3 to an ultrasonic wave oscillator k. The funnel vibrates at an ultrasonic frequency when the magnetostrictive generator 2 vibrates. A cylindrical outer tube or housing 5 is arranged coaxially to the exponential funnel 1 and is fixedly attached on the left side to an annular end part 6 with a diverging or funnel-shaped part 6a, a curved wall part 6b and a radially extending flange part 6c. In the outer tube or housing 5 is coaxial with the funnel lein
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ringförmiges Innenrohr 7 angeordnet; zwischen dem Außen- und Innenrohren 5 und 7 ist ein äußeres Mischflügelrad 8 mit einer Anzahl spiralförmiger Flügel 8a angeordnet. Zwischen dem Trichter 1 und dem äußeren Mischflügel rad 8 befindet sich ein inneres Misch flügelrad 9, das im Aufbau dem äußeren Mischflügelrad 8 ähnlich ist. Der Exponentialtrichter 1 ist an dem Außenrohr oder Gehäuse mittels einer Anzahl Befestigungsarmen 10 gehaltert, wie im einzelnen später beschrieben wird. Zündkerzen 12, die in dem Außen-r· rohr oder Gehäuse 5 angeordnet sind und Funkenentladungselektroden 13 aufweisen,erstrecken sich durch das äußere Mischflügelrad 8 hindurch und sind elektrisch an einen Transformator lh über Hochspannungsleitungen 11 angekoppelt. Ein Brennstoffregler 16 ist hydraulisch über eine Brennstoffleitung 15 mit einer Brennstoffeinspritzöffnung 17 verbunden, die in der Mitte des Trichters 1 derart ausgebildet ist, daß der Brennstoff an eine Zerstäubungsfläche 18 an der linken Seite des Trichters 1 über den Regler 16, die Brenn stoffleitung 15 und die Brennstoffeinspritzöffnung 17 zugeführt wird.annular inner tube 7 arranged; between the outer and inner tubes 5 and 7, an outer mixing impeller 8 with a number of spiral blades 8a is arranged. Between the funnel 1 and the outer mixing impeller wheel 8 there is an inner mixing impeller 9, which is similar in structure to the outer mixing impeller 8. The exponential funnel 1 is supported on the outer tube or housing by means of a number of mounting arms 10, as will be described in detail later. Spark plugs 12, which are arranged in the outer tube or housing 5 and have spark discharge electrodes 13, extend through the outer mixing impeller 8 and are electrically coupled to a transformer 1h via high-voltage lines 11. A fuel regulator 16 is hydraulically connected via a fuel line 15 to a fuel injection port 17 which is formed in the center of the funnel 1 such that the fuel to an atomization surface 18 on the left side of the funnel 1 via the regulator 16, the fuel line 15 and the fuel injection port 17 is supplied.
Anhand der Figuren 3 und k wird nunmehr die Anbringung des Trichters 1 im einzelnen beschrieben. In Fig.3 ist der in Fig.l mit A bezeichnete Teil im einzelenen dargestellt. Der Trichter.1, der durch den magnetostriktiven Vibrator 2 in Schwingungen versetzt wird, weist entlang seiner Achse Knoten auf, an denen die Amplituden null, sind; die Brennstoff-The attachment of the funnel 1 will now be described in detail with reference to FIGS. 3 and k. In Fig. 3, the part labeled A in Fig.l is shown in detail. The funnel.1, which is caused to vibrate by the magnetostrictive vibrator 2, has nodes along its axis at which the amplitudes are zero; the fuel
209846/0 874209846/0 874
leitung 15, die rait der Brennstoffeinspritzöffnung 17 in Verbindung steht, ist daher so eingeführt, daß sie an der Knotenstelle in den Trichter 1 radial verläuft. Der Trichter 1 ist an der Knotenstelle auch gehaltert. Das heißt, . eine Anzahl Arme 22 mit Löchern 22a an den freien Enden verlaufen unter gleichem Winkel von der Knotenlage des Trichters 1, wie am besäten in Fig.k zu erkennen ist, und sind mit den Befestigungsarmen Io über Schwingungsisolatoren 19 mittels Schrauben 20 und Muttern 21 verbunden t wie in Fig.3 dargestellt ist. Insbesondere der Schwingungsoszillator 19 ist in das Loch 22a am freien Ende des Arms 22 eingepaßt, und die Schraube 20 ist in die Bohrung 19a des Isolators 19 eingesetzt. Die Befestigungsarme 10 sowie die Arme 22 sind daher durch die Schwingungsisolato— ren 19 in Abstand zueinander angeordnet. Die unteren Teile der Befestigungsarme 10 können beispielsweise mit der Innenwand des Außenrohrs oder Gehäuses 5 fest verbunden, beispielsweise verschweißt sein. Da die Arme 22 eine bestimmte Dicke aufweisen, werden die Schwingungen des Trichters 1 an die Arme übertragen; da aber die Schwingungsoszillatoren zwischen den Armen 22 und den Befestigungsarmen 10 einge setzt sind, kann die Übertragung von Schwingungen von dem Trichter 1 an das Außenrohr oder Gehäuse 5, wie in Fig.5 dargestellt ist, beträchtlich herabgesetzt werden. In Fig.5 gibt die ausgezogene Kurve a die Beziehung zwischen dem Schalldruck und der Frequenz wieder, wenn keine Schwingungsoszillatoren verwendet sind, während die gestrichelte Kurve Line 15, which is connected to the fuel injection opening 17, is therefore introduced so that it extends radially into the funnel 1 at the junction. The funnel 1 is also supported at the node point. This means, . a number of arms 22 having holes 22a extend to the free ends at the same angle from the node position of the hopper 1, as the seeded in Fig. k to recognize and are connected to the mounting arms Io via vibration isolators 19 by means of screws 20 and nuts 21 t as shown in Fig.3. Specifically, the vibration oscillator 19 is fitted into the hole 22a at the free end of the arm 22, and the screw 20 is inserted into the bore 19a of the isolator 19. The fastening arms 10 and the arms 22 are therefore arranged at a distance from one another by the vibration isolators 19. The lower parts of the fastening arms 10 can, for example, be firmly connected, for example welded, to the inner wall of the outer tube or housing 5. Since the arms 22 have a certain thickness, the vibrations of the funnel 1 are transmitted to the arms; but since the vibration oscillators between the arms 22 and the fastening arms 10 are inserted, the transmission of vibrations from the funnel 1 to the outer tube or housing 5, as shown in Figure 5, can be reduced considerably. In FIG. 5, the solid curve a shows the relationship between the sound pressure and the frequency when vibration oscillators are not used, while the dashed curve
2Ό9846/08742Ό9846 / 0874
Tb die Beziehung wiedergibt, wenn Schwingungsoszillatoren 19 verwendet sind. Hieraus ist zu ersehen, daß gemäß der Erfindung der Schalldruck auf beinahe ein Viertel im Vergleich zu Brennernohne Schwingungsoszillatoren verringert werden kann.Tb represents the relationship when vibration oscillators 19 are used. From this it can be seen that according to the invention the sound pressure can be reduced to almost a quarter compared to burners without vibration oscillators.
In Pig.l wird der der schwingenden Fläche 18 über den Regler 16, die Brennstoffleitung 15 und die Brennstoffeinspritzöffnung 17 zugeführte Brennstoff über der Zerstäubungsfläche 18 zur Bildung eines dünnen Brennstoffilmes verteilt und dann fein zerstäubt. Das heißt, die Luft wird in den Brenner über einen nicht dargestellten, auf der rechten Seite des Brenners in Pig.l angeordneten Yentilator über eine Einlaßöffnung 5a des Außenrohres oder Gehäuses 5 zugeführt. Die zugeführte Luft strömt in den durch die Pfeile P, Q und R angegebenen Richtungen. Das heißt, die Luft strömt entlang der Umfangsflache des Trichters 1 und zwischen dem Trichteri und dem inneren Mischflügel rad 9 hindurch , wie durch den Pfeil P angegeben; die Luft strömt auch durch das innere Mischflügel rad 9, wie durch den Pfeil Q angezeigt, und durch Öffnungen 7a des Innenrohrs 7 und durch das äußere Mischflügelrad 8, wie durch den Pfeil R angezeigt.Die zugeführte Luft mischt sich dann mit dem an der Zerstäubungsfläche 18 zerstäubten Brennstoff; die Luft/Brennstoff- oder Verbrennungsmischung wird durch zwischen den Elektroden 13 erzeugten Funken derart gezündet, daß die Flamme und die Verbrennung sprodukte durch eine Öffnung 6d des Endteils 6 in eine nicht dargestellte Verbrennungskammer ausgestoßen werden.In Pig.l, that of the oscillating surface 18 is controlled by the controller 16, the fuel line 15 and the fuel injection opening 17 via the atomization surface 18 to form a thin fuel film and then finely atomized. That is, the air is in the burner via a not shown, on the right side of the Burner in Pig.l arranged Yentilator supplied via an inlet opening 5a of the outer tube or housing 5. The supplied Air flows in the directions indicated by arrows P, Q, and R. That is, the air flows along the peripheral surface of the funnel 1 and between the funneli and the inner mixing vane wheel 9 therethrough, as indicated by arrow P; the air also flows through the interior Mixing impeller wheel 9, as indicated by arrow Q, and through openings 7a of the inner tube 7 and through the outer mixing impeller 8, as indicated by the arrow R. The air supplied then mixes with that at the atomizing surface 18 atomized fuel; the air / fuel or combustion mixture is generated between the electrodes 13 Spark ignited so that the flame and the combustion products through an opening 6 d of the end portion 6 in a combustion chamber not shown are ejected.
2 Ü ü 8 A6 / Ü 8742 nights over 8 A6 / over 874
Bei herkömmlichen Brennern, hei denen Ultraschallgeneratoren zur Zerstäubung der Brennstoffe verwendet sind, ist die kinetische Energie der zerstäubten Partikel im allgemeinen so klein, daß eine gleichmäßige Verteilung der zerstäubten PartitEl nicht erreicht werden kann. Dies wird im folgenden im einzelnen anhand der Fig»3 erläutert. Die zerstäubten, von der Zerstäubungsfläche 18 des Trichters 1 abgestoßenen Brenn stoffpartikel beginnen zu fallen, wie in Fig.3 durch einen Kreis B angezeigt ist; die zerstäubten, verhältnismäßig großen Brennstoffpartikel wollen sich weg von der Achse des Trichters 1 ausbreiten* In einigen Fällen entfernen sich die zerstäubten, verhältnismäßig großen Brennstoffpartikel aus der Verbrennungszone, wie durch den Kreis C in Fig.3 angezeigt ist. Die zerstäubten und von dem Trichter 1 abgestoßenen Brennstoffpartikel werden nicht gleichmäßig entlang der Achse des Trichters 1 verteilt und die geforderte Verbrennungsmischzone wird nicht ausgebildet* Hierdurch wird dann auch der Verbrennungswirkungsgrad beträchtlich herabgesetzt* Weiterhin besitzen die zerstäubten Brennstöffpartikel ziemlieh geringe Geschwindigkeiten* so daß sie durch den Luftstrom leicht beeinflußbar sind* Die Verbrennugg neigt daher zum Pulsieren und die Flammen "springen" bzw« reißen abj hierdurch ergibt sich auch eine höhere Geräuschbelästigüng für die Umgebung.With conventional burners, they are called ultrasonic generators to atomize the fuels used is the kinetic one The energy of the atomized particles is generally so small that a uniform distribution of the atomized PartitEl cannot be achieved. This is explained in detail below with reference to FIG. 3. The atomized, from the atomization surface 18 of the funnel 1 repelled fuel particles begin to fall, as in Figure 3 by a Circle B is indicated; the atomized, relatively large fuel particles want to move away from the axis of the Unfold funnel 1 * In some cases the atomized, relatively large fuel particles will be removed the combustion zone as indicated by circle C in Figure 3. The atomized and repelled from the funnel 1 Fuel particles are not evenly distributed along the axis of the funnel 1 and the required combustion mixing zone is not formed The combustion efficiency is also considerably reduced * Furthermore, the atomized fuel particles have quite a bit low speeds * so that they pass through the air stream are easily influenced * The burn therefore tends to pulsate and the flames "jump" or tear off this also results in a higher noise nuisance for the environment.
Gemäß der Erfindung können die zerstäubten Brennstoffpartikel so verteilt werden, daß ein höherer Verbrennungswirkungs—According to the invention, the atomized fuel particles can be distributed so that a higher combustion efficiency.
209 846/087 4209 846/087 4
grad erreicht werden kann. Das heißt, die zerstäubten, von der Zerstäubungsfläche 18 des Trichters 1 abgestoßenen Brennstoffpartikel werden durch den ausgerichteten Luftstrom weggetragen, der durch den Zwischenraum 28 zwischen dem Trichter 1 und dem inneren Mischflügelrad 9 hindurchströmt. Danach werden die Brennstoffpartikel durch den aus dem inneren Mischflügelrad 9 ausströmenden Wirbelungsluftstrom verwirbelt und mit diesem vermischt. Hierdurch kann dann eine optimale Luft/Brennstoffmischung derart gebildet werden, daß der Verbrennungswirkungsgrad erheblich gesteigert werden kann und das Pulsieren in der Verbrennung sowie ein Springen bzw. Abreißen der Flammen verhindert werden kann; hierdurch ist dann auch das Verbrennungsgeräusch auf einen Mindestwert herabgesetzt. Um weiterhin zu verhindern, daß größere Brennstoffpartikel sich aus der Verbrennungsmischzone entfernen und dadurch wirkungslos sind, ist gemäß der Erfindung koaxial und außerhalb des inneren Mischflüglerads 9 das äußere Misehflügelrad 8 so angeordnet, daß die Verbrennungsmischung, die hauptsächlich durch den ausgerichteten, durch den Zwischenraum 28 hindurchströmenden Luftstrom und den durch das iiinere Flügelrad 9 hindurchströmenden Wirbelungsluftstrom gebildet ist, von dem aus dem äußeren Mischflügelrad 8 austretenden Wirbelungsluftstrom umschlossen werden kann. Die Brennstoffpartikel, die sich von dem Wirbel der Luft/Brennstoffmischung entfernt haben^können dann in die Luft/Brennstoffmischzone zurückgeführt werden. Insbesondere strömt der aus dem äußeren Mischflügelrad 8 austretende Wirbelungsluftstrom entlang der Innenfläche des Endteiles 6 und wird dann mittels desdegree can be achieved. That is, the atomized, from The fuel particles repelled from the atomization surface 18 of the funnel 1 are caused by the directed air flow carried away, which flows through the space 28 between the funnel 1 and the inner mixing impeller 9. Thereafter the fuel particles get through the from the inside Mixing impeller 9 swirled out flowing eddy air flow and mixed with this. This can then result in an optimal Air / fuel mixture can be formed in such a way that the combustion efficiency can be increased significantly and the pulsation in the combustion as well as jumping or tearing off the flames can be prevented; as a result, the combustion noise is then also at a minimum value degraded. To further prevent larger fuel particles from being removed from the combustion mixing zone and are thereby ineffective, is according to the invention coaxial and outside of the inner mixed-wing impeller 9, the outer misehousing impeller 8 arranged so that the combustion mixture, which is mainly by the aligned air flow flowing through the gap 28 and through the iiinere Turbulent air flow flowing through the impeller 9 is formed, from which exiting from the outer mixing impeller 8 Vortex airflow can be enclosed. The fuel particles emerging from the vortex of the air / fuel mixture removed ^ can then be returned to the air / fuel mixing zone. In particular, it flows from the outside Mixing impeller 8 exiting vortex air flow along the inner surface of the end part 6 and is then by means of the
209845/0874 - il ""209845/0874 - il ""
radial verlaufenden Flanschteils 6c konvergierend gegen dieradially extending flange part 6c converging against the
/des
Achse Brenners derart geleitet, daß die Brennstoffpartikel,
die sich von der Verbrenmmgsmischzone entfernt haben, zurückgeführt
und in der Mischzone konzentriert werden können. Mittels des divergierenden Wandteils 6a des Endteils 6 kann
die Geschwindigkeit des aus dem äußeren Mischflügelrad 9 austretenden Wirbelungsluftstrom so eingestellt werden, daß
der Wirbel der Verbrennungsmischung sich nicht unnötig weit von dem aus dem äußeren Mischflügelrad 8 austretenden Wirbelungsluftstrom
ausbreitet, und daß das Geräusch infolge des Verwirbelungsluftstromes aus dem äußeren Mischflügelrad auf
einen Mindestwert herabgesetzt werden kann./of
Axis burner is directed so that the fuel particles that have moved away from the combustion mixing zone can be returned and concentrated in the mixing zone. By means of the diverging wall part 6a of the end part 6, the speed of the vortex air flow emerging from the outer mixing impeller 9 can be adjusted so that the vortex of the combustion mixture does not spread unnecessarily far from the vortex air flow emerging from the outer mixing impeller 8, and that the noise as a result of the vortex air flow can be reduced to a minimum value from the outer mixing impeller.
Im allgemeinen kann bei den Brennern, bei denen Ultraschallgeneratoren zur Zerstäubung der Brennstoffe verwendet sind, nicht alle flüssigen Brennstoffe verwendet werden; die Zerstäubung der flüssigen Brennstoffe hängt hierbei von den Eigenschaften der verwendeten flüssigen Brennstoffe sowie von dem Material ab, das die Zerstäubungsoberfläche 18 des Trichters 1 bildet. Insbesondere wird die Zerstäubung vor allem durch die Oberflächenspannungen der Brennstoffe und den Eigenschaften des Materials der Zerstäubungsoberfläche 18 bee influßt. Die Wirkungen der Oberflächenspannungen der flüssigen Brennstoffe während der Zerstäubungszeit sind daher von dem Erfinder genau untersucht worden. Beispielsweise wurde die Oberflächenspannung von Kerosin, dessen Eigenoberflächenspannung 26 dyn/cm beträgt, durch das HinzufügenIn general, the burners that use ultrasonic generators are used to atomize the fuels, not all liquid fuels are used; the atomization the liquid fuel depends on the properties the liquid fuels used and the material that makes up the atomizing surface 18 of the funnel 1 forms. In particular, the atomization is mainly due to the surface tension of the fuels and the properties the material of the atomization surface 18 is influenced. The effects of the surface tension of the liquid Fuels during the atomization time have therefore been carefully studied by the inventor. For example became the surface tension of kerosene, the surface tension of which is 26 dynes / cm, by adding
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einer Mischung aus Wasser und Isopropylalkohol verändert; die Zerstäubungszeit von Kerosin mit verschiedenen Oberflächenspannungen wurde gemessen. Die Versuche wurden so sorgfältig durchgeführt, daß das Kerosin, während es zerstäubt wird,nicht fließt. Die Versuchsergebnisse sind in Fig.6 dargestellt. Die Versuche haben gezeigt, daß, wenn die Zerstäubungsfläche 18 aus Aluminium hergestellt ist, die Zerstäubung viel größer ist als wenn die Oberfläche aus anderen Materialien hergestellt ist. Die Kurve a gibt die Zerstäubungszeit wieder, wenn eine Zerstäubungsfläche 18 aus Aluminium verwendet ist; die Kurve b gibt die Zerstäubungszeit wieder, xirenn die Zerstäubungsfläche aus einem aluminiumüberzogenen, niedrig gekohlten Stahl bzw. Flußstahl hergestellt ist; die Kurve c schließlich gibt die Zerstäubungs— zeit wieder, wenn die Zerstäubungsfläche aus niedrig gekohltem Stahl bzw. Flußstahl hergestellt ist. Aus Fig.6 ist zu ersehen, daß die Zerstäubung bei einer Zerstäubungsfläche aus Aluminium sehr stark verbessert und beinahe unabhängig von der Oberflächenspannung der verwendeten Brennstoffe ist. Bei einer Zerstäubungsfläche aus niedriggekohltem Stahl wird die Zerstäubungszeit länger und wird stark durch die Oberflächenspannung der flüssigen Brennstoffe beeinflußt.a mixture of water and isopropyl alcohol changed; the atomization time of kerosene with different surface tensions was measured. The experiments were carried out so carefully that the kerosene while it was atomizing will not flow. The test results are shown in Fig. 6 shown. The tests have shown that when the atomization surface 18 is made of aluminum, the atomization is much greater than if the surface is made of other Materials is made. The curve a shows the atomization time when an atomization surface 18 from Aluminum is used; curve b shows the atomization time, xirenn the atomization surface is made of an aluminum-coated, low carbon steel or mild steel is made; curve c finally gives the atomization time again when the atomizing surface is made of low carbon steel or mild steel. From Fig.6 is to see that with an aluminum atomizing surface, the atomization is very much improved and almost independent on the surface tension of the fuels used. If the atomization surface is made of low-carbon steel the atomization time is longer and is made strong by the surface tension that affects liquid fuels.
In Fig.7 ist die Beziehung zwischen der elektrischen Eingangsleistung, die auf der Abszisse aufgetragen ist, und der Zerstäubungsgeschwindigkeit, das heißt der Menge zerstäubten Brennstoffs pro Minute, die auf der Ordinate aufgetragen ist,In Fig.7 is the relationship between the electrical input power, which is plotted on the abscissa, and the atomization speed, that is, the amount atomized Fuel per minute, which is plotted on the ordinate,
2098 4 6/0874 - i"» -2098 4 6/0874 - i "» -
dargestellt. Aus Fig.7 ist zu ersehen, daß, wenn eine Zerstäubungsfläehe aus Aluminium oder eine mit Aluminium überzogene Zerstäubungsfläche verwendet ist, die Menge Brennstoff, die pro Einheit elektrischer Eingangsleistung zerstäubt ist, sehr viel größer ist. Dies bedeutet, daß der Wämieverlust durch die Schwingungen des Ultraschallgenerators geringer ist, so daß die Lebensdauer des Brenners grb" ßer wird und das Verbrennungsgeräusch auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden kann. Es ist also sehr wichtig, daß die Zerstäubungsfläche 18 aus einem Material hergestellt oder mit einem Material beschichtet ist, dessen Eigenschaften die Zerstäubung der flüssigen Brennstoffe erleichtern.shown. From Figure 7 it can be seen that if a sputtering surface made of aluminum or an atomizing surface coated with aluminum is used, the amount of fuel atomized per unit electrical input power is much larger. This means that the Loss of heat due to the vibrations of the ultrasonic generator is less, so that the service life of the burner is greater and the combustion noise can be reduced to a minimum. So it is very important that the Atomization surface 18 made of a material or is coated with a material whose properties facilitate the atomization of the liquid fuels.
Anhand von Fig.8 wird als nächstes eine erste Abänderung zur Anbringung des Trichters 1 beschrieben.Die Befestigungsarme IO sind gegabelt, und die Arme 22 des Trichters 1 sind zwischen den Befestigungsarmen 10 über Schwingungsisolatoren 19a gehaltert,' da die gegabelten Arme der Befestigungsarme 10 fest mittels Einstellschrauben 23 angezogen sein können, werden die Arme 22 des Trichters 1 fest in der vorgegebenen Lage gehalten.A first modification to the Attachment of the funnel 1 described. The fastening arms IO are bifurcated, and the arms 22 of the funnel 1 are between the fastening arms 10 are supported via vibration isolators 19a, since the forked arms of the fastening arms 10 can be firmly tightened by means of adjusting screws 23, the arms 22 of the funnel 1 are firmly in the predetermined Location held.
Anhand von Fig.9 wird eine zweite Abänderung zur Anbringung des Trichters 1 beschrieben. Entlang des Kreises des Trichters 1, der den Schwingungsknoten entspricht, sind unter gleichem Winkel eine Anzahl Blind-bzw. Sackbohrungen 23 ausgebildet; die zugespitzten Enden der Befestigungsarme 2k, A second modification for attaching the funnel 1 is described with reference to FIG. Along the circle of the funnel 1, which corresponds to the oscillation nodes, are a number of blind or. Blind bores 23 formed; the pointed ends of the fastening arms 2k,
209846/0 87 4- ~ lk ' 209846/0 87 4- ~ lk '
25 und 26 sind in die Bohruig en 23 eingepaßt^, wodurch der Trichter 1 in der richtigen Lage gestützt und festgehalten ist. Um das Anbringen und Herausnehmen des Trichters zu erleichtern, kann einer der Befestigungsarme eine Schraube 2k sein, die in ein mit einem Innengewinde versehenen Teil 27 eingeschraubt ist, das fest an dem Außenrohr oder Gehäuse 5 eingebaut und in diesem derart ausgebildet ist, daß wenn die Schraube angezogen oder gelöst wird, sie sich auf den Trichter zu oder von diesem wegbewegen kann, wo durch das zugespitzte Ende der Schraube 24t in die Bohrung 23 eingepaßt oder aus ihr gelöst wird. Die zweite vorbe schriebene Abwandlung weist den Vorteil auf, daß, da der25 and 26 are fitted into the Bohruig en 23 ^, whereby the funnel 1 is supported and held in the correct position. In order to facilitate the attachment and removal of the funnel, one of the fastening arms can be a screw 2k which is screwed into an internally threaded part 27 which is permanently installed on the outer tube or housing 5 and is formed therein in such a way that when the Screw is tightened or loosened, it can move towards the funnel or away from it, where the tapered end of the screw 24t fits into the bore 23 or is released from it. The second vorbe written modification has the advantage that, since the
/in
Trichter 1 der vorgegebenen Lage an der Knotenstelle durch Befestigungsarme u.a. gestützt und gehalten ist, Schwin gungen
beinahe überhaupt nicht an das Außenrohr oder Ge — häuse 5 übertragen werden, selbst wenn keine Schwingungsisolatoren verwendet sind.
/in
Funnel 1 of the given position is supported and held at the junction by fastening arms, among other things, vibrations are almost not transmitted to the outer tube or housing 5 at all, even if vibration isolators are not used.
Die Erfindung schafft also einen Brenner für flüssigen Brennstoff, der eine BrennstoffZerstäubungsfläche oder einen Bereich aufweist,der am freien Ende eines Exponentialtrichters gebildet ist, dessen Grundfläche fest an einem Vibrator angebracht ist, der an einen Ultraschallgenerator angekoppelt ist, und der so befestigt ist, daß seine Schwingungen nicht an ein den Trichter umschließendes Außenrohr oder Gehäuse übertragen werden. Ein inneres Misohflügelrad ist koaxial tuid außerhalb der Brenn-The invention thus provides a burner for liquid fuel that has a fuel atomization surface or has a region which is at the free end of an exponential funnel is formed, the base of which is firmly attached to a vibrator, which is attached to an ultrasonic generator is coupled, and which is attached so that its vibrations are not to a funnel enclosing Outer tube or housing are transferred. An inner misoh impeller is coaxially tuid outside the focal
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stoffzerstäuljungsf lache des Trichters in Abstand zu diesem angeordnet; weiterMn ist ein äußeres Mischflügelrad koaxial und außerhall) des inneren Mischflügelrades angeordnet. Am Ausstoßende des Außenrohrs oder Gehäuses ist ein Endteil mit einem divergierenden Wandungsteil, einem gebogenen Wandungsteil und einem radial nach Innen verlaufenden Flanschteil ausgebildet, wodurch der Strom aus zerstäubten Brennstoffpartikeln gesteuert wird.Stoffzerstäuljungsf pool of the funnel at a distance from this arranged; next Mn is an outer mixing impeller coaxial and outside the hall) of the inner mixing impeller. At the discharge end of the outer tube or housing is an end piece with a diverging wall part, a curved wall part and a radially inwardly extending flange portion is formed whereby the stream of atomized fuel particles is controlled.
2 Ü 9 8 /', 6 / 0 8 72 nights 9 8 / ', 6/0 8 7
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einrichtungen (10, 22J abgesetzt ist.. Before
facilities (10, 22J is separated.
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